تتحكم الساعات البيولوجية في العمليات الفسيولوجية والسلوك في جميع الكائنات الحية تقريبًا. الآن قام فريق بحث دولي بقيادة باحثين من جامعة فورتسبورغ بإنشاء خريطة مفصلة للساعة الداخلية في دماغ ذبابة الفاكهة.
تخضع جميع الحيوانات بما فيها الإنسان إلى إيقاع يومي في نشاطها ونومها، وجوعها، وأيضها، وتكاثرها. يُعرف النظام الذي ينظم هذه الإيقاعات البيولوجية بالساعة البيولوجية. يتحكم في جميع العمليات في الجسم خلال فترة 24 ساعة.
في الفقاريات، توجد الساعة “الرئيسية” في الدماغ في منطقة تسمى النواة فوق التصالبية (SCN). منطقة الدماغ هذه مسؤولة عن تنظيم ومزامنة الإيقاعات ليس فقط في الدماغ، ولكنها تتحكم أيضًا في الساعات الأخرى في الأنسجة في جميع أنحاء الجسم. من المهم أن تعمل إيقاعات الجسم بطريقة منسقة، وإلا فإن الاضطرابات في هذا النظام يمكن أن تؤدي إلى اضطرابات في النوم والتمثيل الغذائي.
ورقة جديدة في اتصالات الطبيعة
في دراسة نشرت الآن في مجلة Nature Communications، قام فريق من الباحثين من جامعة فورتسبورغ، وجامعة نيفادا، رينو (الولايات المتحدة الأمريكية)، وجامعة أوكاياما (اليابان) بإنشاء أول خريطة كاملة للساعة البيولوجية في الدماغ. من الذبابة ذبابة الفاكهة. تولى الدكتور ميت زانداوالا، قائد المجموعة، ونيلز راينهارد، مرشح الدكتوراه (مختبر شارلوت فورستر وديرك ريجر) في قسم علم الأحياء العصبية وعلم الوراثة بجامعة فورتسبورغ، زمام المبادرة في هذا العمل.
“في الفقاريات، هناك ما يقرب من 20.000 خلية عصبية تشكل الساعة الرئيسية. وبالنظر إلى هذا العدد الكبير من الخلايا، وعدد الروابط التي تشكلها داخل الدماغ، فإن فهم التفاعلات وعمل شبكة الساعة أمر معقد،” يوضح ميت زانداوالا. كأساس منطقي لمتابعة هذا البحث ولمعالجة هذا التعقيد على نطاق أصغر، يستخدم العلماء كائنات نموذجية تم رسم أدمغتها على خريطة، مثل الذبابة، بحوالي 140 ألف خلية عصبية.
خريطة لجميع الاتصالات في دماغ الذبابة
ل ذبابة الفاكهة، قام اتحاد بحثي دولي مؤخرًا بنشر خريطة لجميع الاتصالات بين جميع الخلايا العصبية في دماغ الذبابة – ما يسمى بالشبكة العصبية. يقول زانداوالا: “يوفر هذا المورد المفتوح الوصول أدوات للاكتشافات الجديدة في علم الأعصاب، وتحديدًا في تعزيز فهمنا لآليات مثل الساعة البيولوجية”.
معًا، استخدم الفريق الآن هذه الشبكة العصبية في الدماغ للعثور على جميع الخلايا العصبية التي تشكل الساعة البيولوجية للذبابة. النتيجة: “الساعة البيولوجية في ذبابة الفاكهة يتكون الدماغ من 240 خلية عصبية على الأقل، وهو عدد أكبر بكثير من العدد المقدر في الأصل وهو 150 خلية. كما تُظهر بعض الخلايا العصبية على مدار الساعة التي تم تحديدها حديثًا خصائص لم تكن معروفة في الأصل إلا من الخلايا العصبية على مدار الساعة في الفقاريات. يقول نيلز راينهارد: “هذا يعني أن آليات الساعة أكثر تشابهًا بين الفقاريات والحشرات مما كان يُفترض سابقًا”. وقد مكّن توفر مجموعة البيانات الشاملة هذه الباحثين من تحديد أنواع معينة من الخلايا العصبية على مدار الساعة التي تعمل معًا وتنسق الاتصال داخل الجسم. شبكة الساعة.
أساس النهج العلاجي في المستقبل
تقوم الخلايا العصبية الموجودة في شبكة الساعة بتمرير معلومات الوقت إلى مناطق أخرى في الدماغ تدعم التعلم والذاكرة والملاحة والتحكم الحركي وإنتاج الهرمونات وإطلاقها. وبعد إنشاء شبكة الساعة، يمكن للباحثين الآن تتبع هذه المسارات لتحديد كيفية تنسيق السلوكيات الإيقاعية مثل التغذية والنوم والتكاثر، وكذلك إطلاق الهرمونات.
هذه الخريطة التفصيلية ل ذبابة الفاكهة لا تعمل شبكة الساعة على توسيع فهمنا لكيفية إنشاء الإيقاعات اليومية فحسب، بل توفر أيضًا أساسًا لاستكشاف خلل تنظيم الساعة البيولوجية المرتبط بالحالات الصحية مثل اضطرابات النوم والأمراض الأيضية. يقول زانداوالا: “تعطينا هذه النتائج إطارًا تفصيليًا لفهم كيفية تحكم الدماغ في الدورات اليومية. وهي توفر الأساس للنهج العلاجية المستقبلية لعلاج المشاكل الصحية المتعلقة بالساعة البيولوجية”.
النشر الأصلي
الشبكة العصبية المتشابكة ذبابة الفاكهة الساعة البيولوجية. نيلز رينهارد، أيومي فوكودا، جوليا مانولي، إميليا ديركسن، أيكا سايتو، غابرييل مولر، مانابو سيكيجوتشي، ديرك ريجر، شارلوت هيلفريش فورستر، تايشي يوشي، تعرفوا على زانداوالا. اتصالات الطبيعة، DOI:10.1038/s41467’024-54694-0
